基于压力容器的焊接工艺探析

【摘要】本文首先分析了锅炉压力容器的焊接工艺，然后阐述了其质量管理问题，在工业生产中，非常重要的一个组成部分就是锅炉和压力容器，它的焊接工艺和质量控制管理，会对锅炉压力容器的使用以及安全可靠运行产生直接的影响，本文以下就此进行了详细的阐述。

【关键词】锅炉； 压力容器； 质量管理； 焊接工艺；

一、前言

随着压力容器焊接工艺要求的不断提高，研究其相关内容凸显出重要意义。该项课题的研究，将会更好地提升焊接工艺的实际水平，从而有效优化压力容器的焊接效果。本文从概述压力容器焊接相关内容着手本课题的研究。

二、概述

随着现代化进程的不断推进，石油化工及液体物料贮运基地在全球范围内迅猛发展，压力容器已成为重要设施之一。压力容器的焊接是压力容器制造最关键最重要的一个步骤，是确保容器安全运行的重要指标。

压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器，它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸，燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。世界各国均将其列为重要的监检产品。

压力容器在现代生产生活中扮演着重要角色，在石油化工工业、军工科研、能源工业等领域的作用都不容小觑。而压力容器制造的关键工艺师焊接，它决定着产品的质量、生产率、可靠性和生产成本。当前，压力容器逐渐向多用化高压化和大型化发展，这要求焊接技术和工艺也要向优质高效发展。另外，我国是钢产量大国，也是焊接大国，焊接主要应用领域是压力容器。所以，提高压力容器的焊接质量，提高焊接自动化程度，寻找焊接新技术，降低焊接成本迫在眉睫。

三、压力容器焊接工艺程序

对压力容器焊接进行打底主要采用的是氩弧焊，并且在施工上要由下至上进行施工。在焊接施工完成之后起始收尾工作需要将连接处进行打磨处理。保证施工均衡性发展是焊接施工的重点内容。在氩弧焊施工之前可以进行试焊工作，这样能够明确氩气中的质量纯度，并且在试焊过程中要将施工范围采用围板进行格挡，这样能够避免其他因此对施工焊缝质量产生相应的影响。对焊接部位要采用角磨机进行打磨，避免焊缝出现塌陷问题产生裂缝，同时要做好焊接工作管理保证质量的进一步提升。

要保证焊缝与母材交接位置的清洁度。焊缝接头和底层焊缝接头错开的距离至少要在10mm以上，该层选择直径为3.2的焊条。中层焊缝的厚度至少是焊条直径的0.8--1.2倍，选择直线型的运条方式；焊缝焊接部位不能够进行引弧处理。在施工完成之后就要对焊接部位进行中层清理，只有在发现问题的时候在进行重焊工作。

盖面时同样要选择直径为3.2的焊条，具体选择时还要参考焊缝已焊厚度来决定。每根焊条的起弧位置与收弧位置均要与中层焊缝接头错开，不得在中层焊缝表面引弧，要保证盖面层焊缝的表面完整性以及压力容器的圆滑过渡，焊缝的宽度大概是盖过坡口两侧2mm左右，焊缝加强高度则在1.5～2.5mm左右。盖面层对焊缝的质量要求也比较高，焊缝表面不得出现裂纹、气孔、夹渣以及熔合性飞溅等问题，咬边的深度要控制在0.5mm以内，且咬边的长度要控制在该焊缝总长的10%以内。对焊接部位进行清洁处理能够实现压力容器表面的干净整洁，能够避免锅炉表面因为周围环境的变化出现腐蚀现象。

四、压力容器焊接中常见的质量问题

1.裂纹

裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种，它将显著减少承载面积，严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集中，很容易扩展导致破坏。冷裂纹又称延迟裂纹，由于其延迟特性和快速脆断特性，带来的危害往往是灾难性的；热裂纹是由于焊缝凝固收缩而受到拉应力，最终开裂形成裂纹；再热裂纹是近缝区金属在高温热循环作用下，强化相碳化物沉积在晶内的位错区上，使晶内强化程度大大高于晶界强化，由于应力松弛而带来的塑形变形主要由晶界金属来承担，于是晶界区金属会产生滑动。世界上的锅炉、压力容器、压力管道事故除少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。

2.气孔

气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行烘焙，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，熔渣粘度过大，气泡无法通过熔渣，被阻挡在焊缝金属表面附近；电弧偏吹；低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。

3.咬边

咬边是指由于焊接工艺参数选择不正确，或操作方法不当，沿焊趾部位产生的沟槽或凹陷。产生咬边的主要原因是由于作业人员操作方法不当引起的。作业人员焊接规范选择不正确，例如焊接电流的过大、焊接电弧的过长、作业人员运条方式和角度不正确、在压力容器坡口两侧停留的时间太长或太短等均有可能产生焊缝咬边。

五、提高焊接质量的措施

1.焊接前的材料选择

进行焊接工作时首先要把好材料选择的关口。第一，明确材料是否具有合格的质量证明书，是否符合国家对于此种材料制定的相关标准要求。第二，根据压力容器本身的力学性能设计要求，选择适合本压力容器设计的焊接材料。选择符合国家标准和具有相关质量证明书的材料。并仔细核查相关信息，确保材料的真实性和可靠性。

2.质量控制检测

在检测钢制压力容器产品的焊接接头性能如何时，要严格按照相关的检验规定认真执行，其中涉及到焊接试板的尺寸、数量等。至于试样截取、试验项目、合格标准和复验要求，同样也要严格按照相关的技术操作规程认真执行。在检测有色金属制的压力容器产品质量如何时，则可依据压力容器的设计图样及相关要求认真执行。关于拉伸试样的抗拉强度具体标准要求主要有两条：一是不得小于母材材料的最低值；二是如果焊接接头的母材材料强度等级不同，拉伸试样的强度必须大于或等于强度等级低的那个。

3.坡口的加工和清理

如果有条件则可以选用等离子弧、氧乙炔等热加工的方法对坡口进行加工。当坡口加工完成之后，必须对坡口表面的氧化皮、油污、熔渣和影响接头质量的表面层进行清理，如果有凹凸不平的地方还应该进行打磨处理。

4.定位或者组对

在确认坡口的角度正确、清理质量合格后应该对容器进行组对。因为保证焊接的质量和接头背面成型的关键在于对容器进行组对定位焊接。假如选择了不合适的坡口形式、组对间隙和钝边大小的话，就很容易形成内凹、焊瘤、未焊透等各种缺陷。另外，组对的间隙要均匀，定位的时候筒体内壁要保证平齐，错边量应该小于壁厚的25%。如果壁厚不一样，就按照规定进行修磨来过渡。筒体组对的时候要放置平稳而且固定，并且要采取防止焊接过程产生变形的措施。

六、结束语

通过对压力容器的焊接工艺的相关研究，我们可以发现，该项工作的开展有赖于对多项优势因素的利用，有关人员应该从压力容器的客观实际需求出发，在掌握现有优势条件的基础上，研究制定最为优化可行的焊接工艺实施方案。

参考文献：

[1] 刘彩梅.压力容器焊接质量控制[J].化学工程与装备.2010（08）：77-80.

[2] 陈宁南.压力容器设计中对焊接技术条件的考虑[J].石油化工设备技术.2012（01）：54-58.

[3] 邱葭菲.压力容器焊接质量控制[J].电焊机.2011（05）：101-105.

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